李进
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张洪岩
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高忙忙
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周锐
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薛子文
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梁森
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李国龙
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李海波
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何力军
人工晶体学报
大直径化是太阳能光伏用单晶硅发展的趋势之一.由于炉体结构的增大,炉内气体流场的变化对晶硅生长过程产生了一定的影响.本文采用CGSim晶体生长软件,系统分析了氩气进口流速对固液界面,热应力和晶体氧含量的影响.结果表明,随氩气流速的增加,固液界面高度逐渐下降,当氩气流速为中等范围时,固液界面波动最低,有利于提高拉晶过程的稳定性;另一方面,三相交界处热应力最大值随氩气流速的增加而降低,固液界面热应力波动幅度随氩气流速的增加而增加,综合两方面考虑,确定采用中等氩气流速(0.9～1.5 m·s-1)工艺可有效避免断晶等缺陷的发生.同时,在中等氩气流速范围内,晶体中心处的氧含量下降至6.55×1017 atm/cm3(氩气流速为1.5m·s-1时),与低氩气流速时相比,氧含量降低了18％.
关键词:
单晶硅
,
氩气流场
,
固液界面
,
氧含量
李进
,
杨翠
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高忙忙
,
庞骏敏
,
周锐
,
张洪岩
硅酸盐通报
获得高品质、低成本的直拉单晶硅是太阳能发电技术大面积推广应用的关键基础之一.本文采用有限元ANSYS软件模拟直拉单晶硅中液口距(导流筒下沿与液面距离,DSM)和器盖距(导流筒伸入加热器的距离,DSH)对单晶炉内气体流场和热场分布的影响.结果表明,随液口距的减小,气流对熔体液面上方的吹拂能力逐渐加强,有利于SiO的挥发;当液口距小于15 mm时,气流对熔体液面产生了扰动,不利于氧含量的降低.随器盖距的增加,一方面,熔体内轴向温度梯度逐渐减小,降低了坩埚底部的温度;另一方面,坩埚侧壁的温度也逐渐降低,特别是坩埚侧壁与坩埚底部结合处温度的降低,可以减少融入熔体中的氧.最终,将数值模拟的结果应用至拉晶生产中,获得了氧含量为1.10×1018 atoms/cm3的大直径(200 mm)太阳能级单晶硅,并使单炉拉晶时间比未优化前缩短了12.7 h.
关键词:
CZ单晶硅
,
氧含量
,
气体流场
,
温度梯度
